Формулы для расчетов притоков воды в безнапорном горизонте
Условные обозначения к формулам и схемам:
Q
– приток
воды (дебит), м3/сут;
k
– коэффициент
фильтрации грунта водоносного слоя,
м/сут.; H1,
h1
– напор, мощность (соответственно) при
статическом уровне (до водопонижения),
м; H2,
h2
- то же, при динамическом уровне (после
водопонижения), м; S
– величина
водопонижения, м; (S
= h1
- h2);
hwk
– высота столба воды в выемке до
водопонижения, м; R
– радиус
влияния водопонижения, м; r
– радиус колодца-скважины, м; ro
– приведенный радиус котлована, м,
равный
,
где А – площадь котлована; Rk
- радиус влияния котлована, равный R+rо;
l,
b
– длина, ширина котлована (соответственно),
м;
L – длина траншеи, м.
Примечание. Численные значения h и H при горизонтальном водоупоре равны между собой, их устанавливают по данным разреза.
5. Радиус влияния водопонижения R, м, определяется:
расчетом по эмпирической формуле
(значения
получаются заниженными);по таблице средних значений (табл. 8.2).
47
6. Расчет водопритока по выбранной формуле требует пояснения в двух случаях.
Короткий котлован
рассматривается условно как «большой
колодец».
Его площадь (lb)
приравнивается к площади равновеликого
круга (
r2).
Определяют так называемый приведенный
радиус
«большого колодца» –
.
Радиус влияния «большого колодца», Rk,
определяют как сумму r0
+ R.
Приток воды к несовершенным выемкам проще всего определять, используя понятие об «активной зоне». (Это часть водоносного горизонта, на которую распространяется влияние откачки). Мощность активной зоны непостоянна и зависит от величины водопонижения. Используя выявленные зависимости ( по Е.А.Замарину) принимаем в расчетах:
для котлована (полное осушение) при S=hwk, HA1 = 2hwk;
для траншеи (частичное водопонижение) при S=0,5hwk, HA1= 1,7hwk.
Далее расчет ведется по уравнениям Дюпюи, где вместо значений Н1 и Н2 подставляют НА1 и НА2. Величину НА2 определяют по разности отметок дна выемки и нижней активной зоны (рис.8.2).
7. В процессе откачки фильтрация воды в котлован из поверхностного водоема возможна в случае, если водоем находится в пределах депрессионной воронки, а уровень воды в нем выше отметки дна котлована.
Таблица 8.2
Средние значения высоты капиллярного поднятия, коэффициента фильтрации радиуса влияния при водопонижении в безнапорном слое.
Примечание:
1. При выборе
значений k
из указанного диапазона следует учитывать
степень неоднородности грунта, Сu.
2. При выборе R
сравнивают табличные и расчетные
значения и для дальнейших расчетов
притока принимают его меньшее значение.
3. Для ответственных сооружений значения
k
и R
устанавливают по данным опытных откачек.
48
Приложение 9
Прогноз последствий водопонижения
Водопонизительные работы изменяют скорость движения и направление потока грунтовых вод. Открытый водоотлив из котлованов и траншей может сопровождаться выносом частиц грунта из стенок за счет нисходящего потока – механическая суффозия. В несовершенных выемках под их дном возникает восходящий поток, который разрыхляет («разжижает») грунт – фильтрационный выпор. Глубинное водопонижение с помощью иглофильтров уплотняет грунт вокруг котлована и под его дном, вызывая оседание поверхности.